邕江ii級(jí)階地邊緣地帶管井降水的設(shè)計(jì)與施工

邕江Ⅱ級(jí)階地邊緣地帶管井降水的設(shè)計(jì)與施工[摘要]本文介紹的是廣西南寧邕江Ⅱ級(jí)階地邊緣地帶,高層基礎(chǔ)采用管井降水施工工藝,經(jīng)濟(jì)、實(shí)惠,取得了較好降水效果,為同類工程的施工提供參考。[關(guān)鍵詞]地質(zhì)管井降水水文觀測(cè)1工程概況南寧市仁德房地產(chǎn)開發(fā)有限責(zé)任公司開發(fā)的“金鳳凰·南湖御景”工程，框剪結(jié)構(gòu)，地上31層（高99.6米），地下2層，總建筑面積95592m2,基坑開挖面積7200m2。該工程?hào)|距南湖約800m，北距邕江約2Km，位于教育路與桃源路交匯處。（見圖一）該工程由江蘇南通六建建設(shè)集團(tuán)有限公司總承包施工，降水分項(xiàng)工程由中南勘察基礎(chǔ)工程總公司分包施工。2工程地質(zhì)及水文地質(zhì)條件2.1工程地質(zhì)條件（見圖二）場(chǎng)地位于邕江Ⅱ級(jí)階地邊緣地帶，上覆土層除新近形成的人工填土①外，第四系地層分布規(guī)律為粘性土－粉土－砂類土－碎石土，下伏地層為第三系湖相沉積的泥巖。第四系與第三系地層呈角度不整合接觸。場(chǎng)地巖土層自上而下分布為：（1）填土①：雜色，稍濕～濕。以粘性土為主構(gòu)成，為新近人工填土，結(jié)構(gòu)松散，尚未完成自重固結(jié)，含少量有機(jī)質(zhì)、局部混碎磚、瓦片等建筑垃圾及少量生活垃圾。層厚0.20～2.80m，平均層厚0.91m。該層普遍分布，厚度不大，屬高壓縮性土。（2）粘土②：灰黃色，呈硬塑狀，局部堅(jiān)硬。含少許鐵錳質(zhì)，粘性好，干強(qiáng)度高，韌性高，切面光滑。層厚1.30～5.20m，平均層厚3.65m。該層普遍分布，厚度較均勻，屬中等偏低壓縮性土。（3）粉質(zhì)粘土③：褐黃色、黃色，稍濕，呈硬塑狀，局部可塑。含鐵錳質(zhì)氧化物，局部夾粉土薄層。粘性稍差，均質(zhì)。稍有光澤，干強(qiáng)度中等，韌性一般，稍具砂感，無(wú)搖振反應(yīng)。層厚1.10～7.00m，該層在場(chǎng)地內(nèi)普遍分布，屬中等壓縮性土。（4）粉土④：灰色，稍密，飽和，含鐵錳質(zhì)，局部混雜粉砂，稍具粘性。砂感重，偶見朽木。搖振反應(yīng)中等，光澤，干強(qiáng)度低，韌性低。層厚1.40～7.70m，平均層厚4.74m。該層在場(chǎng)地內(nèi)均有分布，屬中等偏高壓縮性土。（5）粉砂⑤：黃色、灰黃色，稍濕，呈松散狀。成分為石英質(zhì)，局部夾薄層粉土。0.5～0.25mm的顆粒含量為4.4～11.5％；0.25～0.075mm的顆粒含量為45.5～57.5％。＜0.075mm的顆粒含量為31～49.7％。不均勻系數(shù)為14～60，曲率系數(shù)為5.09～26.34。該層在局部地區(qū)出現(xiàn)，層厚0.80～5.00m，平均2.47m。屬中等偏高壓縮性土。（6）圓礫⑥：灰色，灰黃色，稍密～中密，含水。母巖成分為石英巖和硅質(zhì)巖等，呈亞圓形，粒徑一般為2～3cm，磨圓度較好。卵石含量占19.5～35.1％，不均勻系數(shù)為16～26，曲率系數(shù)為1.25～3.86，空隙中局部充填粘性土，主樓底部圓礫層自北西向南東變薄（北西方向厚度為12.00～20.10m；南東方向厚度為7.80～9.90m）。層面標(biāo)高65.10～66.50m。層厚7.80～20.10m，平均層厚10.39m。該層分布于整個(gè)場(chǎng)地，屬低壓縮性土。（7）粉砂質(zhì)泥巖⑦：褐灰、灰色，硬塑。呈強(qiáng)風(fēng)化狀，屬極軟巖。土質(zhì)細(xì)膩，切面光滑。該層厚0.70～6.90m，平均厚度2.72m。分布于整個(gè)場(chǎng)地，屬低壓縮性極軟巖。（8）粉砂質(zhì)泥巖⑧：灰色，堅(jiān)硬。呈中風(fēng)化狀。泥質(zhì)膠結(jié)，中～厚層構(gòu)造。含白色鈣質(zhì)結(jié)核，夾薄層粉砂巖及泥巖，分布于整個(gè)場(chǎng)地。（9）煤⑨：黑灰色，黑色。呈硬塑狀，層狀構(gòu)造，劣質(zhì)煤，污手，光澤暗淡，遇水易軟化，該層呈條帶狀、透鏡狀分布于粉砂質(zhì)泥巖⑦、⑧中。層厚0.20～2.10m，平均厚度0.52m，具中壓縮性。2.2水文地質(zhì)條件南寧處低緯度地區(qū)，全年受海洋暖濕氣流和北方變性冷氣團(tuán)的交替影響，是國(guó)內(nèi)降水較多的地區(qū)，屬亞熱帶季風(fēng)氣候。雨量季節(jié)分配有明顯的季風(fēng)氣候特點(diǎn)，每年雨季為4～9月，旱季為12～2月。多年降雨量在937～2277mm之間（平均降雨量1298mm）。根據(jù)《巖土工程勘察報(bào)告》，地下水上層主要為埋藏于上部填土中的上層滯水，受大氣降水及地表水補(bǔ)給。下層主要為賦存于下部粉細(xì)砂及圓礫層孔隙型承壓水，其上為粘土相對(duì)隔水層，含水層頂部有一粉土弱透水層。主要含水層圓礫層厚度8.0～16.6m，地下水初見水位多見于圓礫層頂板，標(biāo)高在64.60～65.30m之間，靜止水位高程在65.10～66.50m之間，壓力水頭高度約1～3m。該場(chǎng)地地下水位受邕江水位升降影響而變化，據(jù)南寧市水文地質(zhì)觀測(cè)資料，該階地水位變幅在5～7m之間，豐水期地下水最高水位標(biāo)高可達(dá)70.40m。根據(jù)室內(nèi)水質(zhì)分析結(jié)果，場(chǎng)地地下水及地表水對(duì)混凝土無(wú)腐蝕性作用；對(duì)鋼結(jié)構(gòu)存在弱腐蝕性。3地下水控制本工程地下水控制采用管井降水，管井為完整井，根據(jù)廣西綜合建筑設(shè)計(jì)研究院提交的場(chǎng)地水文地質(zhì)勘察報(bào)告，地下水靜止水位高程為65.10～66.50m。根據(jù)2006年3月5日進(jìn)場(chǎng)施工4口水文觀測(cè)井，于2006年3月8日測(cè)得水位在67.32～67.64m之間，平均水位為67.40m。基坑底高程66.20m（相對(duì)±0.000為：-9.30m），地下水位須降深1.2m以上，才能滿足基坑底板施工的需要；局部電梯井板底高程62.8m（相對(duì)±0.000為：-12.70m），地下水位須降深4.6m以上，才能滿足基坑電梯井施工的需要。4管井的設(shè)計(jì)4.1管井降水設(shè)計(jì)4.1.1、工程特點(diǎn)該工程基坑開挖深度約9.0～12.0m，底板置于粉土、粉砂層。（詳見圖二）該工程周邊環(huán)境復(fù)雜，建筑物較多，且多為天然地基，但地下水降深幅度較小，水位降深漏斗平緩，因此降水對(duì)周邊環(huán)境影響較小。但由于粉土、粉砂層中飽和水，在基坑支護(hù)土釘施工過(guò)程中，可能會(huì)出現(xiàn)粉土、粉砂隨承壓水一起從土釘孔中涌出，地層穩(wěn)定性遭到破壞，為避免基坑變形，應(yīng)先降水一定時(shí)間后，再進(jìn)行該層土釘支護(hù)施工?；娱_挖充分利用枯水季節(jié)，降水施工完成后，應(yīng)抓緊基坑開挖和基礎(chǔ)施工。本基坑涌水量大，而含水層厚度變化較大，必須對(duì)各降水井點(diǎn)的位置及單井出水量精心設(shè)計(jì)，以達(dá)到最佳降水效果。4.1.2、抽水試驗(yàn)為了確定地層滲透系數(shù)，在現(xiàn)場(chǎng)布置一口抽水試驗(yàn)井及4口水文觀測(cè)井（見圖三）。2006年3月17日至18日，經(jīng)過(guò)抽水觀測(cè)，取得水文觀測(cè)數(shù)據(jù)如下：井號(hào)S1G1G2G3G4抽水前穩(wěn)定水位位(m)67.3267.3867.3667.6467.42抽水后穩(wěn)定水位位(m)54.8864.0665.9466.5466.49降深(m)12.443.321.421.100.93注：S1：抽水試驗(yàn)井編號(hào)；G1～4：水文觀測(cè)孔編號(hào)；主井抽水量：50m3/h，出水量Q=1200m3/d。運(yùn)用相關(guān)規(guī)范公式，經(jīng)計(jì)算得圓礫層平均滲透系數(shù)K=14.66m/d，影響半徑R=120m。4.1.3管井降水設(shè)計(jì)參數(shù)選取2006年3月8日正值枯水季節(jié)，測(cè)得地下水穩(wěn)定水位高程為67.4m（相對(duì)±0.00為-8.1m），考慮基坑土方、支護(hù)及樁基礎(chǔ)施工、樁基礎(chǔ)驗(yàn)收、承臺(tái)及地下室底板施工時(shí)間，基坑施工將在7、8月份進(jìn)行，將遇南寧豐水期，據(jù)南寧市水文地質(zhì)觀測(cè)資料，豐水期地下水最高水位標(biāo)高可達(dá)70.40m。結(jié)合現(xiàn)測(cè)水位，在豐水季節(jié)施工時(shí)，水位提高按2m考慮，預(yù)估6、7、8月份豐水期水位達(dá)到69.4m（相對(duì)±0.00為-6.1m）。根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙、巖土工程勘察報(bào)告、抽水試驗(yàn)結(jié)果及相關(guān)規(guī)范，基坑安全等級(jí)為一級(jí)，重要性系數(shù)為1.3。提該場(chǎng)地圓礫層滲透系數(shù)K＝15m/d，影響半徑R=120m，場(chǎng)地地面高程75.5m，基坑開挖深度12.7m（高程62.8m），依據(jù)勘察報(bào)告，取含水層頂板標(biāo)高65m，含水層底板標(biāo)高：46m，則含水層厚度取19m，考慮基礎(chǔ)施工需要，地下水超降深度：0.8m，降水后施工時(shí)水位高程為62.0m。管井降水設(shè)計(jì)期限（具體抽水時(shí)間）取決于該工程±0.00以下的施工時(shí)間。4.1.4、管井降水設(shè)計(jì)計(jì)算預(yù)估6、7、8月份豐水期水位達(dá)到69.4m（相對(duì)±0.00為-6.1m）。該工程基坑開挖深度9～12m，則在基坑開挖時(shí)應(yīng)進(jìn)行降水降壓處理。針對(duì)該基坑工程降水問題進(jìn)行分析，采用“天漢”系列基坑工程設(shè)計(jì)軟件進(jìn)行計(jì)算。4.1.4.1天漢降水CAD(2003.2)輸入文本信息安全等級(jí)：一級(jí)重要性系數(shù):1.3降深等值線控制間距：0.5m沉降等值線控制間距： 2mm基坑內(nèi)網(wǎng)格控制間距： 2m基坑外網(wǎng)格增長(zhǎng)比例： 1.2鉆孔優(yōu)化控制網(wǎng)邊界控制間距：50m4.1.4.2降水控制參數(shù)滲透系數(shù)：15m/d地面標(biāo)高: 75.5m開挖深度: 12.7m基底標(biāo)高: 62.8m當(dāng)前水位: 69.4m超降深度: 0.8m水位常年變幅: 0m含水層頂板標(biāo)高:65m含水層底板標(biāo)高:46m含水層厚: 19m4.1.4.3降水井參數(shù)降水井總數(shù): 11口序號(hào) X坐標(biāo)(m) Y坐標(biāo)(m) 泵量(T/d) 影響半徑(m) 井深(m)1 28.4 85.6 1200 150 252 80.2 86.2 1200 150 253 98.8 64.0 1200 150 254 98.0 36.8 1200 150 255 99.0 16.0 1200 150 256 50.6 16.0 1200 150 257 17.0 15.6 1200 150 258 0.2 31.2 1200 150 259 -7.8 77.6 1200 150 2510 23.4 54.8 1200 150 2511 69.4 54.6 1200 150 254.1.4.4回灌井參數(shù)回灌井總數(shù): 0口4.1.4.5觀測(cè)井參數(shù)觀測(cè)井總數(shù): 0口4.1.4.6地層信息鉆孔總數(shù): 1個(gè)序號(hào) X坐標(biāo)(m) Y坐標(biāo)(m) 頂標(biāo)高1 0 0 224.1.4.7鉆孔信息鉆孔1 共6土層序號(hào) 土層厚(m) 壓縮模量(Mpa) 修正系數(shù)10.5 4 0.1624.0 11 0.1632.0 9 0.1647.5 7 0.16510.0 20 0.1663.0 4 0.254.1.4.8基坑邊線信息序號(hào) X坐標(biāo)(m) Y坐標(biāo)(m)4.1.4.9場(chǎng)區(qū)分析范圍矩形序號(hào) X坐標(biāo)(m) Y坐標(biāo)(m)左下點(diǎn) -20.0 -20.0右下點(diǎn) 115.8 -20.0右上點(diǎn) 115.8 100.0左上點(diǎn) -20.0 100.0經(jīng)計(jì)算，電梯井處降深可達(dá)9m左右，其它降深均在8m范圍內(nèi)，可滿足基坑開挖的要求。結(jié)合場(chǎng)地特點(diǎn)、平面布置、地質(zhì)情況，水井布置見圖四。4.2、單井結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)4.2.1.鉆孔直徑?800mm。4.2.2.井管利用外徑?273mm×8m無(wú)縫鋼管。過(guò)濾管采用圓孔式過(guò)濾器（孔隙率為30%），墊筋為?6mm鋼筋，包網(wǎng)采用40～60目尼龍網(wǎng)包二層，過(guò)濾管根據(jù)含水層厚度確定，沉砂管長(zhǎng)度3m。4.2.3．投礫：投礫采用5～10mm圓礫。4.2.4．封孔：封孔材料為風(fēng)干粘土球（Ip>17）封填并分層搗實(shí)。部位為圓礫層與粉土層交結(jié)面。4.2.5.潛水泵：根據(jù)設(shè)計(jì)計(jì)算單井潛水泵泵量為：50m3/h；可根據(jù)各井含水層厚度的實(shí)際情況選擇泵量，潛水泵泵量應(yīng)在40～80m3/h。5、降水井的施工5.1降水井施工5.1.1、施工要求.1管井施工根據(jù)該場(chǎng)地地層條件必須選用反循環(huán)鉆進(jìn)成孔。.2鉆井施工達(dá)到設(shè)計(jì)深度，宜多鉆0.3～0.5m，用大泵量沖洗泥漿，減少沉淀，并應(yīng)立即下管，注入清水，稀釋泥漿比重接近1.05后，投入慮料，不少于計(jì)算量的95％，嚴(yán)禁井管強(qiáng)行插入坍塌孔底，慮料填至含水層頂板面，改用粘土回填封孔不少于2m。.3由于降水管井分布集中，連續(xù)鉆進(jìn)，應(yīng)及時(shí)進(jìn)行洗井，不應(yīng)擱置時(shí)間過(guò)長(zhǎng)。.4完成管井施工洗井后，應(yīng)進(jìn)行單井試驗(yàn)性抽水。5.1.2、安安裝要求.11過(guò)濾器可可用鋼管或或籠式；.22管井孔徑徑為8000mm，籠式過(guò)濾濾器直徑5500mm，死管直徑徑?273mmm。.33管井過(guò)濾濾器、慮料料、泥漿要要求，應(yīng)符符合現(xiàn)行國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《供供水水文地地質(zhì)勘察規(guī)規(guī)范》（GBJ227）的規(guī)定定。5.2、周邊環(huán)環(huán)境影響預(yù)預(yù)測(cè)基坑降水可能引引起周邊建建筑物、地地下管線及及道路的不不均勻沉降降，主要引引起沉降的的原因是地地層水位降降低引起的的固結(jié)沉降降、細(xì)顆粒粒流失。本基坑地下水滲滲透系數(shù)大大，因此基基坑外圍形形成的降水水漏斗水力力坡度平緩緩，不會(huì)造造成較大的的固結(jié)沉降降。為避免免細(xì)顆粒流流失，在施施工降水井井過(guò)程中，應(yīng)應(yīng)嚴(yán)格控制制投料質(zhì)量量。5～10mm圓礫需投投至圓礫層層頂面，上上部填含砂砂量小的粘粘土。5.3、監(jiān)測(cè)在降水前期需設(shè)設(shè)置水位及及基坑沉降降、變形觀觀測(cè)點(diǎn)。（詳見圖六）基坑降水期間，應(yīng)應(yīng)對(duì)周邊建建筑物、道道路、下水水管道及邊邊坡進(jìn)行沉沉降變形監(jiān)監(jiān)測(cè)。對(duì)地地下水動(dòng)態(tài)態(tài)進(jìn)行監(jiān)測(cè)測(cè)，達(dá)到信信息化施工工及動(dòng)態(tài)設(shè)設(shè)計(jì)。5.3.1、監(jiān)監(jiān)測(cè)目的及及對(duì)象本基坑降水工程程監(jiān)測(cè)主要要為地下水水動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)測(cè)和周邊建建筑物沉降降變形監(jiān)測(cè)測(cè)。5.3.1.11地下水動(dòng)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)目目的及對(duì)象象：及時(shí)掌掌握基坑水水位降深現(xiàn)現(xiàn)狀及發(fā)展展趨勢(shì)，調(diào)調(diào)整降水系系統(tǒng)。預(yù)測(cè)測(cè)可能出現(xiàn)現(xiàn)的不良地地質(zhì)影響，保保障基坑開開挖施工順順利進(jìn)行，保保護(hù)周圍地地質(zhì)環(huán)境不不受影響；；5.3.1.22周邊建筑筑物監(jiān)測(cè)目目的及對(duì)象象：對(duì)基坑坑降水影響響范圍內(nèi)建建筑物，地地下管線進(jìn)進(jìn)行沉降變變形監(jiān)測(cè)，重重點(diǎn)放在基基坑邊緣550m范圍圍內(nèi)建筑物物為主監(jiān)測(cè)測(cè)對(duì)象，確確保降水期期間周邊建建筑物安全全。5.3.2、監(jiān)監(jiān)測(cè)內(nèi)容根據(jù)降水需要，工工程監(jiān)測(cè)內(nèi)內(nèi)容為：地地下水動(dòng)水水位觀測(cè)、周周邊建筑物物沉降變形形觀測(cè)。5.3.3、監(jiān)監(jiān)測(cè)方法及及精度要求求地下水水位觀測(cè)測(cè)：采用測(cè)測(cè)鐘在水位位觀測(cè)孔中中測(cè)量地下下水動(dòng)水位位，精度要要求讀至毫毫米。降水水初期每2小時(shí)測(cè)量量一次，地地下水動(dòng)水水位穩(wěn)定后后每4～6小時(shí)測(cè)量量一次，特特殊狀況下下，應(yīng)加密密觀測(cè)次數(shù)數(shù)。建筑物沉降變形形觀測(cè)：其其方法分目目測(cè)巡檢和和精密水準(zhǔn)準(zhǔn)測(cè)量垂直直位移。目測(cè)巡檢：對(duì)建建筑物傾斜斜、開裂、鼓鼓凸等跡象象進(jìn)行丈量量、記錄、繪繪制圖形或或攝影。精密水準(zhǔn)測(cè)量垂垂直位移：：在基坑開開挖前，應(yīng)應(yīng)對(duì)周邊建建筑物、構(gòu)構(gòu)筑物在工工程設(shè)計(jì)時(shí)時(shí)，應(yīng)對(duì)變變形測(cè)量統(tǒng)統(tǒng)籌安排，基基坑開挖過(guò)過(guò)程中，應(yīng)應(yīng)隨時(shí)觀測(cè)測(cè)基坑側(cè)壁壁、基坑底底的滲水現(xiàn)現(xiàn)象，并應(yīng)應(yīng)查明原因因，及時(shí)采采取工程措措施。變形測(cè)量點(diǎn)宜分分為基準(zhǔn)點(diǎn)點(diǎn)、工作基基點(diǎn)和變形形觀測(cè)點(diǎn)。其其布設(shè)應(yīng)符符合下列要要素：選擇穩(wěn)固可靠的的點(diǎn)作為基基準(zhǔn)點(diǎn)；工作基點(diǎn)應(yīng)選在在比較穩(wěn)定定的位置；；變形觀測(cè)點(diǎn)應(yīng)設(shè)設(shè)立在變形形體上能反反映變形特特征的位置置；變形測(cè)量按照《工工程測(cè)量規(guī)規(guī)范》四等等精度要求求施測(cè)。變形測(cè)量的觀測(cè)測(cè)周期，應(yīng)應(yīng)根據(jù)降水水、基坑開開挖情況，初初期一天一一次，一般般三天一次次，特殊情情況加密觀觀測(cè)，建筑筑物、構(gòu)造造物的特征征、變形速速率、觀測(cè)測(cè)精度要求求和工程地地質(zhì)條件等等四個(gè)因素素，綜合考考慮。觀測(cè)測(cè)過(guò)程中，根根據(jù)變形量量的變化情情況，應(yīng)適適當(dāng)調(diào)整。每次變形觀測(cè)時(shí)時(shí)，宜符合合下列要求求：1)、采用相同的圖圖形（觀測(cè)測(cè)路線）和和觀測(cè)方法法；2)、使用同一儀器器和設(shè)備；；3)、固定觀測(cè)人員員；4)、在基本相同的的環(huán)境和條條件下觀測(cè)測(cè)?；又苓吔ㄖ镂锍两迭c(diǎn)布布設(shè)及點(diǎn)號(hào)號(hào)見圖六。5.3.4、警警戒值確定定地下水動(dòng)水位應(yīng)應(yīng)控制在基基坑底0.5～1.0m內(nèi)。本工程監(jiān)測(cè)對(duì)象象為多層建建筑，按《建建筑地基基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)規(guī)范》要求求，警戒值值應(yīng)由傾斜斜率控制，必必要時(shí)尚應(yīng)應(yīng)控制平均均沉降量。建筑物變形警戒戒值：傾斜斜率為0.0004；平均沉降降量為160mmm（允許許平均沉降降量為2000mm）。5.3.5、監(jiān)監(jiān)測(cè)注意事事項(xiàng).11降水工程程監(jiān)測(cè)前，應(yīng)應(yīng)測(cè)得初始始值，且不不應(yīng)少于兩兩次；.22降水前對(duì)對(duì)周邊建筑筑物現(xiàn)狀進(jìn)進(jìn)行調(diào)查、取取證；.33監(jiān)測(cè)信息息及時(shí)反饋饋，以指導(dǎo)導(dǎo)降水；.44當(dāng)變形超超過(guò)有關(guān)標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)或監(jiān)測(cè)測(cè)結(jié)果變化化速率較大大時(shí)，應(yīng)加加密觀測(cè)次次數(shù)，當(dāng)有有事故征兆兆時(shí)，應(yīng)連連續(xù)監(jiān)測(cè)。5.4、因降水水對(duì)周邊環(huán)環(huán)境造成危危害的措施施5.4.1、開開始降水時(shí)時(shí)，應(yīng)逐漸漸降低水位位，盡量使使水力坡度度平緩。停停抽時(shí)，應(yīng)應(yīng)使其水位位逐漸恢復(fù)復(fù)，避免短短時(shí)間內(nèi)升升降量過(guò)大